Questão 73 - FUVEST (USP) Conhecimento Gerais 2025/1

Um artigo publicado em 2018, na Revista Brasileira de Ensino de Física, reporta um curioso estudo sobre a pressão interna de “foguetes de garrafa PET”, propulsionados a partir da reação química entre ácido acético e bicarbonato de sódio.^[1] Uma mistura de vinagre (que contém ácido acético, CH₃COOH) com bicarbonato de sódio (NaHCO₃) produz gás carbônico (CO₂) por meio da reação química representada pela seguinte equação:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + H₂O

 

A reação ocorre no interior de uma garrafa PET de 2 L de volume útil total, da qual foi retirado todo o ar. Insere-se na garrafa um volume inicial V_vin de vinagre líquido e bicarbonato de sódio, sendo a garrafa posteriormente selada com uma tampa acoplada a um manômetro. A reação produzirá gás carbônico que ocupará um volume Vco₂ e exercerá uma pressão Pco₂ sobre a tampa da garrafa, medida pelo manômetro, como mostra a figura.

[1] FONSECA et al, RBEF, vol. 40, nº 3, e3504 (2018). https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2017-0340

 

 

Suponha que a reação produza 2 mols de CO₂ para cada 3 litros de vinagre.

 

Nas condições do experimento, em que o volume de líquido é 1/3 de litro à temperatura T = 300 K, a pressão Pco₂ medida pelo manômetro será por volta de

Note e adote: 
Considere o CO₂ como um gás ideal. 
Constante dos gases ideais: R = 0,08 atm.L/(K.mol). 
Assuma que todo o ácido acético do vinagre reagiu com o bicarbonato de  sódio e que o líquido resultante da reação ocupa aproximadamente o  mesmo volume do vinagre antes da reação (V^vin).